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船舶水性高性能反射型隔热涂料发展综述,本文综述了船舶水性反射型隔热涂料隔热概念及原理
2020年02月24日    阅读量:31032    新闻来源:360资讯网 ChinaNews360.com  |  投稿

太阳能是人类生存和生活的必备条件,但强烈的太阳热辐射给船舶船体、住舱、输油管道等给工作环境、安全性能带来舱室温度的升高,输油管道安全系数下降,为了解决这些问题,人们必须消耗大量能源,其产生一些温室气体,释放到大气中,给环境带来巨大压力,给人类生存带来了危机,为此,世界各国涂料界为本着节约能源。


创造舒适的人类生活、工作环境、减少温室气体排放的设计思想,隔热型涂料就在此环境下运运而生,并开始做了大量的研究和开发工作,其中效果较为彰著,也是时代发展趋势。


隔热涂料是一种通过阻隔、反射、辐射等机理来降低被涂物内部热量的积累,从而达到节能和改善工作环境或安全等目的特殊功能性涂料,主要包括阻隔型隔热涂料、反射型隔热涂料和辐射型隔热涂料,其中以反射型隔热涂料最有实际、实用的价值涂料在线coatingol.com

 

1 反射型隔热涂料

反射型隔热涂料也称日光热反射涂料,是在铝基反光隔热涂料的基础上发展而来,通过选择合适的树脂、金属、或金属氧化物颜、填料及生产工艺,制得高反射率涂层,反射太阳光来达到隔热目的。


反射隔热原理主要是由于热反射率高,有效降低辐射传热和对流传热。与其它类型的隔热涂料相比,反射隔热涂料最有实际、实用的价值。反射隔热涂料是抑制太阳辐射热、红外辐射热和屏蔽热量传导,其热工性能优于其他绝热材料。


反射隔热保温涂料可应用于在体积、重量上受到限制的场所,(经认可)1mm 厚的反射隔热保温涂料反射了所有热辐射的约90%~95%,相当于10mm 厚的R 值为20 的聚苯乙烯泡沫塑料。反射隔热涂料具有阻隔强烈的太阳光直射卓越功能,可防止被绝热体表面的氧化(如钢管、锅炉等),同样重要的是,在接触到潮湿环境时其隔热性能不会下降。


但是,目前对于反射型隔热涂料的研究仍然存在着诸多问题:金属表面用反射型隔热涂料基本上还是应用溶剂型体系,急需要开发用于金属表面的水性体系反射型隔热涂料;用于制备水性反射型隔热涂料的反射原料价格普遍很贵,造成其成本较高;目前关于水性反射隔热涂膜的反射光和热的性能还没有标准的测试方法;水性隔热涂料的隔热性能有待进一步的提高等。

 

2 水性反射隔热涂料性能测试

2.1 隔热性能检测

对于隔热性能的测试,目前还没有相应统一的标准。通常一般采用两种方法检测:一种是测定涂层的反射光谱,观察其光谱区域是否有高的反射率;二种是直接测定法,这主要参照了美国军准,比较红外灯照射下(或阳光辐射下),反光涂层和其涂层下表面的温度进行测定。其直接法被认为更有说服力,实际上也容易实现,所以,本文主要讲述直接法对隔热性能效果的测试。将涂有隔热涂层的碳钢片放置好,用100 W 红外灯进行照射(如图1 所示)。


参考红外灯的功率,照射高度设定为20cm,因为此高度下红外灯光照射环境能有效模仿太阳光的直射环境。待温度达到稳定后,开始记录在碳钢片下层箱内的空气温度。

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直接法测试隔热性能

太阳热隔热性能测试装置由于其测试结果易受到环境室温影响,因此参考美国军准和国外相关文献可知,其先要做一个标准件,先对标准板进行测试。本文介绍采用处理后的光亮碳钢片作为标准板,其具有简单易行且平行样间性能稳定的特点,并且相关文献中已采用未涂涂层的空白试板作为标准板。此外,为了减少测试的误差,每次可以进行隔热涂层的测量时都进行标准板的测量,并且要求标准板的测量与隔热涂层的测量应在同一时段下进行。


此外,根据美国军准MIL-2E-246136的规定配置实验装置,制备黑瓷漆标准板,利用空调将温度调节至(25.0±1)℃,同时使用表面温度计测定太阳热反射率以作为对隔热性能的评价。热反射率计算公式如式(1)所示:

热反射率计算公式

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式中:ρ为热反射率,T1为黑瓷漆标准板温度,T2为样板温度,T3为当时的室温,一般固定在25.0℃。


2.2 其他性能检测

耐候性能测试参照GB/T9276-1996 ,耐冲击性能测试参照GB/T1732-1993,耐加速老化测试参照GB/T6739-1996,柔韧性能测定参照GB/T1731-1993,涂膜厚度测定参照GB/T1764-1979,耐盐水性(3%NaCl,30d)能测试参照GB/T1763-1989,附着强度测试参照GB/T 5210。

 

3 内外船舶水性反射型隔热涂料发展情况

3.1 国外船舶水性反射型隔热涂料发展情况

世界涂料排名前四的跨国公司荷兰的AkzoNobel、美国的PPG、Sherwin Williams 和DuPont 公司均正在致力开发船舶反射型隔热涂料的技术和产品,其中荷兰AkzoNobel 的船舶反射型隔热涂料最为成熟和先进,还有美国的Therma Cover、德国的Thermo Shield、澳大利亚的In.sulseal 正在加速船舶反射型隔热涂料产品研制,其中日本大阪商船三井公司(Mitsui OSK Lines-MOL)已研发出一种新型船舶隔热涂料(heat-shielding paint)。


该涂料试用于一艘大型渡轮的甲板上,能有效地降低渡轮内部温度,降低船舶空调系统负荷,节省电能,从而节省燃料,减少二氧化碳排放,并且,该涂料全天候防风雨,经久耐用,降低维修费用。


3.2 我国船舶水性反射型隔热涂料发展情况

在我国,使用这种船舶水性反射型隔热涂料遇到了一些困难,究其原因主要是:①《船舶水性反射隔热涂料》标准未制订,未发布;②船舶水性反射隔热涂料对船舶节能的影响尚未进行系统科学地分析,且试验数据证明还不够;③船舶水性反射型隔热涂料在本国未有开发,主要依赖进口,但其价格偏高,仅对普通船舶而言,通常较难以接受,使用的成绩不多。我国每年在这方面需求量大,进而进口量也大,所以开发此类产品具有良好的市场价值和前景。

 

4 船舶水性反射型隔热涂料的应用前景及发展方向

船舶水性反射隔热涂料广泛应用船舶的住舱、机舱、原油舱、内舱、等许多个舱室,很好的解决由于太阳光直射带来的舱室温度升高而引发的一系列问题,提高了船舶运行安全性能,同时更为直接的是节约了能源,减少温室气体的排放和船舶运输的成本,是一种既经济又实用的产品。


但随着一些产品的初步问世,他们只能单方面提高某些性能,而其他性能却没有得到很好的发展,这就需要我们开发和利用现代高分子材料,提高涂料的其他性能,来满足客户的需求,也就是未来船舶水性反射型隔热涂料朝着多功能化、通用化、实用化、工程化方向发展。

 

5 结语

船舶水性反射隔热涂料的开发还处在初始阶段,需要做大量的研究工作。

1.船舶水性反射隔热涂料的检测方法、设备配置设计和标准制定工作还处在萌芽状态,需要完善和挖掘。

2.随着社会的进步,船舶水性反射隔热涂料将提到更高的议事日程,广阔发展前景,具有良好的经济效益和社会效益。

高波1,陈凯锋1,2,庄海燕1.2(1.厦门双瑞船舶涂料有限公司,福建厦门3611012;2.中船重工725 研究所厦门分部,福建厦门361002)

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